DE19646933A1 - Vorrichtung für einen thermostatgeregelten, pumpengesteuerten Kühlmittelumlauf einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für einen thermostatgeregelten, pumpengesteuerten Kühlmittelumlauf einer Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Bauart.

Zur Erzielung einer kompakten bzw. niedrigen Bauweise einer derartigen Vorrich­ tung mit einem Thermostatventil ergibt sich der Umstand, daß die beiden Ventile dem Einlaufbereich des pumpenseitigen Motorvorlauf-Anschlusses eng benachbart sind, so daß bei einem geöffneten Ventil ein nicht unwesentlicher Anteil des jewei­ ligen der Thermostatvorrichtung zuströmenden Kühlmittels über den Motorvorlauf- Anschluß abgesaugt ist. Nachteiligerweise sind mit der damit gegebenen unzureichenden Beaufschlagung des Dehnstoffelementes die für die Betriebsöffnungstemperatur sowie für den Regelbereich des Hauptventiles vorbestimmten Mischtemperaturen kaum zu erreichen.

Bekanntlich bevorzugt ist eine hohe Betriebsöffnungstemperatur des Thermostat­ ventils bei einer kennfeldgesteuerten Kühlung der Brennkraftmaschine, wobei die Betriebsöffnungstemperatur über das Dehnstoffelement festgelegt ist. Um bei einer hohen Betriebsöffnungstemperatur eine dauerzulässige Kühlmitteltemperatur am Motoraustritt sicherzustellen, ist in der Mischkammer der Thermostat-Vorrichtung für das Dehnstoffelement die Einhaltung einer vorbestimmten Mischtemperatur besonders wichtig.

Diese Mischtemperatur wird bis zum Erreichen der Beharrungs- bzw. Regeltempe­ ratur des Thermostatventiles dadurch erreicht, daß das Dehnstoffelement einerseits in der Mischkammer vom heißen Kühlmittel des internen Kühlmittelumlaufes beaufschlagt ist und zum anderen bei bereits geöffnetem Hauptventil über das aus dem Kühlervorlauf relativ kalte Kühlmittel aus dem externen Kühlmittelumlauf an­ geströmt ist. Da die jeweilige Beaufschlagung des Dehnstoffelementes mit einem heißen und einem kalten Kühlmittelanteil wesentlich von der Pumpendrehzahl und vom Öffnungsgrad des jeweiligen Ventils abhängt, ergibt sich mit einem den beiden Ventilen baulich eng benachbarten Einlaufbereich des pumpenseitigen Motor­ vorlauf-Anschlusses ein verstärktes Absaugen des einen oder anderen Kühl­ mittelanteils, wodurch die gewünschte bzw. vorbestimmte Mischtemperatur nicht erreicht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit einem Thermostatventil die Beaufschlagung des Dehnstoffelementes zur Aus­ bildung einer vorbestimmten Mischtemperatur zu verbessern.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst und zwar in der Weise, daß eine dem Einlaufbereich des Motorvorlauf-Anschlusses stromauf zugeordnete Strömungslenkeinrichtung in der Mischkammer derart angeordnet ist, daß das Dehnstoffelement zumindest von einem über eines der offen gesteuerten Ventile zuströmenden Kühlmittel verstärkt beaufschlagt ist.

Mit der Erfindung wird in vorteilhafter Weise über den Pumpensog mit dem jeweili­ gen Kühlmittelanteil eine verstärkte Beaufschlagung des Dehnstoffelementes bzw. eine verstärkte Durchmischung von Kalt- und Heiß-Kühlmittel in der Mischkammer erzielt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Strömungslenkeinrichtung als eine einem ventilseitigen Abschnitt des Ein­ laufbereiches des Motorvorlauf-Anschlusses vorgeblendete Leitschaufel gestaltet ist, die sich stromab des Hauptventils und/oder des Kurzschlußventils etwa über den jeweiligen Umfangsbereich erstreckt.

Die jeweilige Leitschaufel dient in vorteilhafter Weise der Lenkung des kalten und/oder heißen Kühlmittels in Richtung des Dehnstoffelementes und wirkt ferner in einem gewissen Umfang als Einlaufdrossel des Motorvorlaufes mit dem Vorteil einer intensiven Durchmischung von Heiß- und Kalt-Kühlmittel in der Mischkammer.

Je nach Ausmaß der Beaufschlagung kann die jeweilige Leitschaufel in weiterer Ausgestaltung der Erfindung entweder als ein Teil eines Kegelmantels oder als ein Teil eines Zylindermantels gestaltet sein. Weiter kann die jeweilige Leit-Schaufel entweder am Gehäuse oder an einem als Einsatz ausgebildeten Thermostatventil angeordnet bzw. ausgebildet sein.

Die Erfindung ist anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Beispiele einer Vor­ richtung für einen thermostatgeregelten, pumpengesteuerten Kühlmittelumlauf einer Brennkraftmaschine beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Thermostatanordnung mit einer kegelmantelartigen Leitschaufel,

Fig. 2 eine Thermostatanordnung mit einer zylindermantelartigen Leit­ schaufel.

Eine Vorrichtung 1 umfaßt zur Regelung eines inneren und äußeren, jeweils nicht dargestellten Kühlmittelumlaufes einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine ein Thermostatventil 2 in einem Gehäuse 3, das mit einem Anschluß 4 für einen Küh­ lerrücklauf sowie mit einem Anschluß 5 für einen pumpenseitigen Motorvorlauf, einem Anschluß 6 für einen Motorrücklauf sowie mit einem Anschluß 7 für eine Fahrzeugheizung ausgerüstet ist. Das Thermostatventil 2 ist mit einem mittels eines im wesentlichen heißseitig angeordneten Dehnstoffelementes 8 betätigten Hauptventil 9 ausgerüstet sowie mit einem Durchbrechungen 10 aufweisenden Kurzschlußventil 11 zur Steuerung von Durchbrechungen 12 in einem als Drossel­ ventil dienenden Warmlaufventil 13, das der Mündung des Anschlusses 6 des Mo­ torrücklaufes zugeordnet ist.

Über das Hauptventil 9 des Thermostatventiles 2 ist zwischen dem kühlerrücklauf­ seitigen Anschluß 4 und dem pumpenseitigen Motorvorlauf-Anschluß 5 der Kühl­ mittelzufluß zu einer das Dehnstoffelement 8 umgebenden Mischkammer 14 in dem Gehäuse 3 temperaturabhängig geregelt. Dieser Zufluß an kaltem Kühlmittel aus dem Kühlerrücklauf dient der Kaltbeaufschlagung des Dehnstoffelementes 8, während über die Durchbrechungen 12 und 10 des Warmlaufventiles 13 und des Kurzschlußventiles 11 eine Heißbeaufschlagung des Dehnstoffelementes 8 bewirkt ist, wobei über die Mischung der kalten und heißen Kühlmittelanteile in der Misch­ kammer 14 eine am Dehnstoffelement 8 wirksame Mischtemperatur erzielt ist.

Der vorbeschriebene Mischvorgang beginnt mit Überschreiten einer vorbestimmten Betriebsöffnungstemperatur des Thermostatventiles 2 bzw. des Dehnstoffelementes 8 und endet im wesentlichen mit Erreichen einer vorbestimmten Regeltemperatur, wobei im Regelbereich des Hauptventiles 9 der Anschluß 6 des Motorrücklaufes über das Kurzschlußventil 11 geschlossen ist.

Bei bevorzugt hoher Betriebsöffnungstemperatur - beispielsweise über 100°C - ist der vom Hauptventil 9 zwischen diesem und seinem gehäuseseitigen Ventilsitz 15 freigegebene Strömungsquerschnitt relativ klein, was in Verbindung mit einem auf­ grund einer kompakten Bauweise der Vorrichtung 1 relativ eng benachbarten An­ schluß 5 des pumpenseitigen Motorvorlaufes in nachteiliger Weise eine nicht uner­ hebliche Absaugung an insbesondere heißem Kühlmittel zur Folge hat. Damit ist das Ausmaß der Kaltbeaufschlagung des Dehnstoffelementes 8 verstärkt und die Einstellung einer relativ hohen Mischtemperatur für das Dehnstoffelement 8 zur Erzielung einer dauerbetriebszulässigen Temperatur des Kühlmittels am Motor­ austritt kaum erreichbar.

Dieser Nachteil ist erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß eine den Einlauf­ bereich 16 des Motorvorlaufanschlusses 5 stromauf zugeordnete Strömungs­ lenkeinrichtungen 17, 17' in der Mischkammer 14 derart angeordnet ist, daß das Dehnstoffelement 8 von den über die offenen Ventile 9 und 11 zuströmenden Kühlmittelanteilen verstärkt beaufschlagt ist. Vorzugsweise ist die eine Strömungs­ lenkeinrichtung 17 als eine einem hauptventilseitigen Abschnitt 18 des Einlauf­ bereiches 16 des Motorvorlauf-Anschlusses 5 vorgeblendete Leitschaufel 19 gestal­ tet, die sich stromab des Hauptventiles 9 etwa über dessen halben Umfang er­ streckt, wogegen die andere Strömungslenkeinrichtung 17' vom Warmlaufventil 13 gebildet ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Leitschaufel 19 zur Erzielung einer wirksamen Durchmischung in der Mischkammer 14 als ein Teil eines Kegelmantels gestaltet mit einer relativ starken Ablenkung in Richtung des Dehnstoffelementes 8 bzw. der anderen Strömungslenkeinrichtung 17'.

Die dem Einlaufbereich 16 des Motorvorlauf-Anschlusses 5 vorgeblendete Leit­ schaufel 19 wirkt als eine Einlaufdrossel.

Wie aus der Fig. 1 weiter ersichtlich, ist die Leitschaufel 19 am Gehäuse 3 der Vorrichtung 1 angeordnet. Denkbar ist ferner, diese an einem als Einsatz ausge­ bildeten Thermostatventil 2 anzuordnen.

Das Dehnstoffelement 8 des Thermostatventils 2 kann zusätzlich elektrisch beheizt sein.

Die Vorrichtung 1' der Fig. 2 ist mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 1 im grundsätzlichen Aufbau bis auf das Warmlaufventil 13 identisch, so daß gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern belegt sind. Das Gehäuse 3 der Vorrichtung 1' ist einschließlich seines mit dem kühlerrücklaufseitigen Anschluß 4 ausgebildeten Deckels 3' in Guß ausgeführt. Die erfindungsgemäße Strömungslenkeinrichtung 17 ist als an dem Deckel 3' integrierte Leitschaufel 19' gestaltet, die einem haupt­ ventilseitigen Abschnitt 18 des Einlaufbereiches 16 des Motorvorlauf-Anschlusses 5 vorgeblendet ist und sich stromab des Hauptventils 9 etwa über dessen halben Umfang als ein Teil eines Zylindermantels erstreckt.

Um bei geöffnetem Kurzschlußventil 11 ein nachteiliges Absaugen von heißem Kühlmittel aus dem Anschluß 6 des Motorrücklaufes über den Anschluß 5 des pumpenseitigen Motorvorlaufes gering zu halten, weist das Gehäuse 3 einen zylin­ drischen Kragen 20 als weitere Strömungslenkeinrichtung 17' auf. Dieser Kragen 20 ist relativ zur Leitschaufel 19' derart angeordnet und bemessen, daß in der Mischkammer 14 relativ stabile Mischtemperaturen erzielt sind bei niedrigen Kühlmitteldurchsätzen.

Claims (6)

1. Vorrichtung für einen thermostatgeregelten, pumpengesteuerten Kühl­ mittelumlauf einer Brennkraftmaschine,

• - umfassend ein mit Anschlüssen (4, 5, 6, 7) für einen inneren und äußeren Kühlmittelumlauf versehenes Gehäuse (3) für ein Ther­ mostatventil (2) mit einem im wesentlichen heißseitig angeordneten Dehnstoffelement (8), das
• - ein dem kühlerrücklaufseitigen Anschluß (4) zugeordnetes Haupt­ ventil (9) sowie ein dem Motorrücklauf-Anschluß (6) zugeordnetes Kurzschlußventil (11) steuert, wobei
• - an dem eine Mischkammer (14) begrenzenden Gehäuse (3) zwi­ schen beiden Ventilen (9, 11) ein pumpenseitiger Motorvorlauf-An­ schluß (5) angeordnet ist,
  dadurch gekennzeichnet,
• - daß eine dem Einlaufbereich (16) des Motorvorlauf-Anschlusses (5) stromauf zugeordnete Strömungslenkeinrichtung (17, 17') in der Mischkammer (14) derart angeordnet ist,
• - daß das Dehnstoffelement (8) zumindest von einem über eines der offen gesteuerten Ventile (9, 11) einströmenden Kühlmittel verstärkt be­ aufschlagt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Strömungslenkeinrichtung (17, 17') als eine einem ventilseitigen Abschnitt (18) des Einlaufbereiches (16) vorgeblendete Leitschaufel (19, 19'; 20) gestaltet ist, die
• - sich stromab des Hauptventils (9) und/oder des Kurzschlußventils (11) jeweils zumindest über den jeweiligen halben Umfang erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leit­ schaufel (19, 19'; 20) als ein Teil eines Kegelmantels oder als ein Teil eines Zylindermantels gestaltet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Leitschaufel (19, 19'; 20) am Gehäuse (3; 3') oder an einem als Einsatz ausgebildeten Thermostatventil (2) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Leitschaufel (19') an einem Deckel (3') des Gehäuses (3) in­ tegriert angeordnet ist, und
• - als Teil eines Zylindermantels gestaltet sich stromab des Haupt­ ventils (9) etwa über dessen halben Umfang erstreckt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen zylindrischen Leitschaufel (19') am Gehäuse­ deckel (3') diametral im Gehäuse (3) ein das Kurzschlußventil (11) um­ gebender Kragen (20) als Strömungslenkeinrichtung (17') zugeordnet ist.